JPH0638003B2 - Heat exchanger for water heater - Google Patents

Heat exchanger for water heater

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JPH0638003B2
JPH0638003B2 JP28480585A JP28480585A JPH0638003B2 JP H0638003 B2 JPH0638003 B2 JP H0638003B2 JP 28480585 A JP28480585 A JP 28480585A JP 28480585 A JP28480585 A JP 28480585A JP H0638003 B2 JPH0638003 B2 JP H0638003B2
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JP
Japan
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heat exchanger
drum
heat
water heater
burner
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JP28480585A
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JPS62142961A (en
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充慶 中本
▲けん▼也 岡本
善久 小田
教男 川端
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Panasonic Holdings Corp
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は家庭用あるいは業務用等の湯沸器用熱交換器に
関するものである。
Description: FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a heat exchanger for a domestic or commercial hot water heater.

従来の技術 従来の湯沸器用熱交換器では、フィンチューブ熱交換器
とこの周囲に筒状のドラムを位置させて燃焼室を構成
し、ドラムの周囲には熱交換用チューブを巻き、材質と
して銅を用いる事が多い。加熱水はドラムの周囲の熱交
換用チューブとフィンチューブ熱交換器により熱を受
け、湯として利用されていた。
2. Description of the Related Art In a conventional heat exchanger for a water heater, a fin tube heat exchanger and a cylindrical drum are positioned around the heat exchanger to form a combustion chamber, and a heat exchange tube is wound around the drum to form a material. Often uses copper. The heated water receives heat from the heat exchange tube and the fin tube heat exchanger around the drum and is used as hot water.

発明が解決しようとする問題点 このような熱交換器に於いて、バーナを燃焼室の入口に
位置し、バーナ上に形成する火炎の燃焼熱が利用され
る。出湯時に湯を止めると、熱交換器に残った湯の温度
は上昇を続ける。この現象は一般に後沸きと云われてお
り、熱交換器に蓄熱された燃焼熱が水温を上昇させてい
たものと思われる。この後沸きは利用者が再び湯を利用
する時に、はじめに高温の湯が出る為に、火傷の原因に
なり、安全上問題が多い。
Problems to be Solved by the Invention In such a heat exchanger, the burner is located at the inlet of the combustion chamber, and the combustion heat of the flame formed on the burner is used. If the hot water is stopped when it is coming out, the temperature of the hot water remaining in the heat exchanger will continue to rise. This phenomenon is generally called post-boiling, and it is considered that the heat of combustion stored in the heat exchanger increased the water temperature. After this, when the user uses hot water again, high-temperature hot water comes out first, which causes burns, which is a safety issue.

一方、筒状のドラムをセラミックで構成する方法がとら
れだした。これは、熱交換器の小型化と耐久性の向上を
目的としたものである。しかしながら、このセラミック
ス板には燃焼熱が蓄熱され、バーナ消火後もこの熱がフ
ィンチューブ内の水を加熱し、前記欠点は解消されな
い。
On the other hand, a method of forming a cylindrical drum with ceramics has been adopted. This is intended to reduce the size and durability of the heat exchanger. However, combustion heat is stored in this ceramic plate, and this heat heats the water in the fin tube even after the burner is extinguished, and the above-mentioned drawbacks cannot be eliminated.

本発明はドラムの蓄熱を少くし、後沸き現象を防止する
ものである。
The present invention reduces the heat storage of the drum and prevents the after-boiling phenomenon.

問題点を解決するための手段 そして上記問題点を解決する本発明の技術的な手段は、
上記熱交換器のドラムにハニカム構造からなる通気性セ
ラミックスを使用し、ハニカムを構成するセルを適当な
方向に位置づけ、セラミックスの表面をち密にして通気
性をなくしている。そしてハニカムの上流側は冷却空気
が流入できる様に外気に開放されている。
Means for Solving the Problems And technical means of the present invention for solving the above problems,
Air-permeable ceramics having a honeycomb structure are used for the drum of the heat exchanger, cells constituting the honeycomb are positioned in an appropriate direction, and the surfaces of the ceramics are made dense to eliminate air permeability. The upstream side of the honeycomb is open to the outside air so that cooling air can flow in.

作 用 バーナで燃焼した火炎から発生した熱の一部はふく射
で、一部は燃焼ガスの熱伝達でドラムに供給される。そ
して大部分の熱はフィンチューブ熱交換器に供給され
る。この時、ドラムに供給された熱はドラムのハニカム
部の空気を加熱する。その為、空気は浮力により上方に
流れて、セラミックスの熱を奪う。この時、セラミック
スの表面はち密にしているため、ドラム内の気流と外部
の気流とはしゃ断され、外部への熱の損失は少い。また
ドラム内の空気の浮力効果は大きくドラムの温度上昇は
小さい。
Part of the heat generated from the flame burned in the working burner is radiant, and part of it is supplied to the drum by heat transfer of combustion gas. And most of the heat is supplied to the fin tube heat exchanger. At this time, the heat supplied to the drum heats the air in the honeycomb portion of the drum. Therefore, the air flows upward due to buoyancy and takes away the heat of the ceramics. At this time, since the surface of the ceramic is dense, the air flow inside the drum and the air flow outside are cut off, and the loss of heat to the outside is small. In addition, the buoyancy effect of air in the drum is large and the temperature rise of the drum is small.

従って、ドラムの蓄熱量は小さく、前述の後沸き現象の
防止が容易になる。
Therefore, the amount of heat stored in the drum is small, and it becomes easy to prevent the above-mentioned post-boiling phenomenon.

実施例 以下本発明の一実施例を添付図面にもとずいて説明す
る。
Embodiment An embodiment of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.

第1図において、1は熱交換器本体、2はフィンチュー
ブ熱交換器、3は筒状のドラム、4は熱交換器本体1を
加熱するバーナである。熱交換器本体1はフィンチュー
ブ熱交換器2とドラム3からなり、燃焼室5を構成して
いる。
In FIG. 1, 1 is a heat exchanger body, 2 is a fin tube heat exchanger, 3 is a cylindrical drum, and 4 is a burner for heating the heat exchanger body 1. The heat exchanger body 1 is composed of a fin tube heat exchanger 2 and a drum 3 and constitutes a combustion chamber 5.

フィンチューブ熱交換器2は多数の平板状のフィン6と
これに直交して蛇行状に配列した水パイプ7から構成さ
れており、水パイプ7には加熱水8が流れ、バーナ4上
で発生した高温の燃焼ガス9により加熱され、湯として
利用される。
The fin-tube heat exchanger 2 is composed of a large number of flat fins 6 and water pipes 7 arranged in a meandering pattern orthogonal to the fins 6. Heating water 8 flows through the water pipes 7 and is generated on the burner 4. It is heated by the high temperature combustion gas 9 and used as hot water.

第2図は熱交換器本体1とバーナ4の組立図であり、第
1図のA−A断面に相当する。10は火炎である。11
は外装の一部である。
FIG. 2 is an assembly view of the heat exchanger body 1 and the burner 4, and corresponds to the AA cross section of FIG. 10 is a flame. 11
Is part of the exterior.

第3図はドラム3の一部の詳細図である。ドラム3の材
質はセラミックスであり、ハニカム構造体12となって
いる。一例として、ハニカム構造体は次のように製造さ
れる。波状シート13と板状シート14を接着してコル
ゲートシートを成形し、各シートの壁をセル壁15とし
て多数のセル16を構成し、ハニカム構造体とする。セ
ル内には冷却空気17が通過する。
FIG. 3 is a detailed view of a part of the drum 3. The material of the drum 3 is ceramics, and the honeycomb structure 12 is formed. As an example, the honeycomb structure is manufactured as follows. A corrugated sheet is formed by adhering the corrugated sheet 13 and the plate-shaped sheet 14, and a large number of cells 16 are formed by using the walls of each sheet as cell walls 15 to form a honeycomb structure. Cooling air 17 passes through the cells.

ドラム3のセル16は波状シート13と板状シート14
との空隙であり、セル16は燃焼室の入口18から始ま
り出口19で終了する間に位置している。ドラム3の内
表面20は燃焼室5に、外表面21は大気に開放されて
いる。セラミックスはアルミナ繊維を主成分とし、波状
シートと板状シートによりコルゲートに成形する。この
成形物の表面にセラミックスの粉末を水に懸濁させたス
ラリーを塗布し、空気中に於て1250℃で焼成する。
この成形物は表面が、ち密で通気性はなく、焼成後の気
孔率は40〜95%となる。
The cell 16 of the drum 3 includes a corrugated sheet 13 and a plate-shaped sheet 14.
And the cell 16 is located between the beginning 18 and the end 19 of the combustion chamber. The inner surface 20 of the drum 3 is open to the combustion chamber 5, and the outer surface 21 is open to the atmosphere. The ceramics are mainly composed of alumina fiber, and are formed into corrugations by corrugated sheets and plate-shaped sheets. A slurry in which ceramic powder is suspended in water is applied to the surface of this molded product, which is fired in air at 1250 ° C.
The surface of this molded product is dense and has no air permeability, and the porosity after firing is 40 to 95%.

次に、この一実施例の構造における作用を説明する。バ
ーナ4に供給された燃焼ガスはバーナ上で火炎10を形
成し、高温の燃焼ガス9となって、フィンチューブ熱交
換器2に供給され、加熱水8を加熱し、湯として利用さ
れる。バーナで発生した熱の一部はふく射として、他の
一部は高温の燃焼ガスの熱伝達により、ドラム3に供給
される。この熱はハニカム構造体のセル16内の冷却空
気17を加熱する。冷却空気は浮力を得て上昇する。従
って、ドラム3に供給された熱を冷却空気で持ち去るの
でドラムの蓄熱量は小さい。
Next, the operation of the structure of this embodiment will be described. The combustion gas supplied to the burner 4 forms a flame 10 on the burner and becomes a high temperature combustion gas 9 which is supplied to the fin tube heat exchanger 2 to heat the heated water 8 and used as hot water. Part of the heat generated by the burner is supplied as radiation, and the other part is supplied to the drum 3 by heat transfer of high-temperature combustion gas. This heat heats the cooling air 17 in the cells 16 of the honeycomb structure. The cooling air gains buoyancy and rises. Therefore, since the heat supplied to the drum 3 is carried away by the cooling air, the heat storage amount of the drum is small.

火炎あるいは高温の燃焼ガスからドラムの内表面20に
熱が供給される。表面はち密になっているので、分子拡
散等の気体の流入流出による熱の移動はない。熱の移動
はふく射によるものがほとんどである。そして、この熱
は波状シート13に伝えられる。
Heat is supplied to the inner surface 20 of the drum from a flame or hot combustion gases. Since the surface is dense, there is no heat transfer due to gas inflow or outflow such as molecular diffusion. Most heat transfer is due to radiation. Then, this heat is transferred to the corrugated sheet 13.

この時、冷却空気は板状シート14と波状シート13か
ら熱を奪うが、波状シートは表面積が大きい。従って、
セル16を通過する冷却空気17の持去る熱量は大き
い。また、セル16の周囲のセル壁はセラミックスの断
熱材で構成されているため、冷却空気の浮力を充分に生
かしている。シートの気孔率は大きい為に、セラミック
スのシートの内部には冷却空気が流れる。その結果、ド
ラム外表面21の温度上昇は小さい。
At this time, the cooling air takes heat from the plate-shaped sheet 14 and the corrugated sheet 13, but the corrugated sheet has a large surface area. Therefore,
The amount of heat carried away by the cooling air 17 passing through the cells 16 is large. Further, since the cell wall around the cell 16 is made of a ceramic heat insulating material, the buoyancy of the cooling air is fully utilized. Since the porosity of the sheet is large, cooling air flows inside the ceramic sheet. As a result, the temperature rise on the outer drum surface 21 is small.

また、ドラム3はハニカム構造体12であり、更に表面
はち密であることから構造上強度が大きい。
Further, since the drum 3 is the honeycomb structure 12 and the surface thereof is dense, the structural strength is great.

第2図に於いて、ドラム3の出口19はフィンチューブ
熱交換器2に位置しており、燃焼ガスが通過する際、冷
却空気17を吹い込むと同時に、加熱された冷却空気を
フィンチューブ熱交換器2で吸熱する。冷却空気17は
セル16内で浮力を受け、更にフィンチューブ熱交換器
で吸引されるため、セル内の流速が大きくなり、セルで
熱を充分に奪う事ができ、外表面の温度は低い。
In FIG. 2, the outlet 19 of the drum 3 is located in the fin tube heat exchanger 2, and when the combustion gas passes, the cooling air 17 is blown in and at the same time, the heated cooling air is transferred to the fin tube heat exchanger. The heat is absorbed by the exchanger 2. The cooling air 17 receives buoyancy in the cell 16 and is sucked by the fin tube heat exchanger, so that the flow velocity in the cell is increased, heat can be sufficiently taken by the cell, and the temperature of the outer surface is low.

また、ドラムの外表面が低いため、外装11との距離を
小さくでき、湯沸器を小形にする事が容易である。
Further, since the outer surface of the drum is low, the distance from the exterior 11 can be reduced, and the water heater can be easily made small.

次に本発明の他の実施例について説明する。Next, another embodiment of the present invention will be described.

第4図は他の実施例を示しており、この実施例のドラム
の出口22はフィンチューブ熱交換器23の外側に位置
している。このような構造ではドラム24のセル25内
を通過する冷却空気26はドラム出口22から大気に開
放されるため、バーナ及び加熱水を止めた時の後沸きを
更に防止することが可能である。
FIG. 4 shows another embodiment in which the outlet 22 of the drum of this embodiment is located outside the fin tube heat exchanger 23. With such a structure, the cooling air 26 passing through the cells 25 of the drum 24 is released to the atmosphere from the drum outlet 22. Therefore, it is possible to further prevent the post-boil when the burner and the heated water are stopped.

発明の効果 本発明は湯沸器用熱交換器のドラム部にセラミックスの
材質でハニカム構造体を形成し、ドラム部の表面はち密
で通気性はなく、内部は通気性を有し、ハニカム構造体
のセルの方向を燃焼ガスの方向に位置させたものであ
り、次の様な効果が得られる。
EFFECTS OF THE INVENTION The present invention forms a honeycomb structure made of a ceramic material in the drum part of a heat exchanger for a water heater, the surface of the drum part is dense and has no air permeability, and the inside has air permeability, and the honeycomb structure The cell is located in the direction of the combustion gas, and the following effects can be obtained.

(1)、バーナから受ける熱を少くし、熱容量の小さいハ
ニカム構造体からなるドラムの空隙部を冷却空気が通過
して、ドラムの熱を奪う事から、ドラムの蓄熱量は小さ
く、バーナ消火後の後沸きを防止できる。
(1) The heat received from the burner is reduced, and the cooling air passes through the voids of the drum consisting of a honeycomb structure with a small heat capacity, and the heat of the drum is taken away. After boiling can be prevented.

(2)、ハニカム構造体であり、通気性を大きくし、表面
をち密にしている事から、軽量で機械強度を充分に保持
できる。
(2) Since it is a honeycomb structure having a high air permeability and a dense surface, it is lightweight and can sufficiently maintain mechanical strength.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は本発明の湯沸器用熱交換器の一実施例における
分解斜視図、第2図は同縦断面図、第3図は同ドラムの
壁を構成する要部斜視図、第4図は同他の実施例の縦断
面図である。 1……熱交換器本体、2……フィンチューブ熱交換器、
3……ドラム、4……バーナ、16……セル。
FIG. 1 is an exploded perspective view of an embodiment of a heat exchanger for a water heater of the present invention, FIG. 2 is a longitudinal sectional view of the same, and FIG. 3 is a perspective view of essential parts constituting a wall of the drum, and FIG. [Fig. 6] is a vertical sectional view of another embodiment. 1 ... Heat exchanger body, 2 ... Fin tube heat exchanger,
3 ... drum, 4 ... burner, 16 ... cell.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 川端 教男 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭60−178213(JP,A) 実開 昭61−23046(JP,U) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Norio Kawabata 1006 Kadoma, Kadoma City, Osaka Prefecture Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. (56) Reference JP 60-178213 (JP, A) 23046 (JP, U)

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】ドラムとフィンチューブ熱交換器とにより
燃焼室を構成する湯沸器用熱交換器に於て、ドラムは複
数のセルを有する多孔質セラミックスからなるハニカム
構造体からなり、各セルは熱交換器の燃焼ガスの流れの
方向に位置し、ドラムを形成する多孔質セラミックスの
表面をち密構造にした事を特徴とする湯沸器用熱交換
器。
1. A heat exchanger for a water heater, comprising a drum and a fin tube heat exchanger to form a combustion chamber, wherein the drum is made of a honeycomb structure made of porous ceramics having a plurality of cells, and each cell is A heat exchanger for a water heater characterized in that the surface of the porous ceramics forming the drum, which is positioned in the direction of the combustion gas flow of the heat exchanger, has a dense structure.
【請求項2】多孔質のセラミックスの気孔率を40%〜
95%とし、表面は通気性のない薄い層とする特許請求
の範囲第1項記載の湯沸器用熱交換器。
2. The porosity of porous ceramics is from 40% to 40%.
The heat exchanger for a water heater according to claim 1, wherein the heat exchanger is 95% and the surface is a thin layer having no air permeability.
JP28480585A 1985-12-18 1985-12-18 Heat exchanger for water heater Expired - Lifetime JPH0638003B2 (en)

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JPS62142961A JPS62142961A (en) 1987-06-26
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